[論文レビュー] Internet - assisted risk assessment of infectious diseases in women sexual and reproductive health

Andrzej Jarynowski, Damian Marchewka+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 5, 2018

Consumer Behavior and Market Dynamics被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、病院情報システム（HIS）およびベイズ推論、ロジスティック回帰、エージェントベースモデリングを用いた患者サーベイを通じて、女性の性的・生殖健康における感染症のオープンソースでインターネットベースのリスク計算機を提示する。インタラクティブなウェブアプリケーションにより、出産中の医療関連感染症やHIVを含む性伝染疾患のリアルタイムでパーソナライズされたリスク評価が可能となり、変更可能な要因に関するフィードバックを提供する。

ABSTRACT

We develop open source infection risk calculators for patients and healthcare professionals as apps for hospital acquired infections (during child-delivery) and sexually transmitted infections (like HIV). Advanced versions of ehealth in non-communicable diseases do not apply to epidemiology much. There is, however, no infection risk calculator in the Polish Internet so far, despite the existence of data that may be applied to create such a tool. The algorithms involve data from Information Systems (like HIS in hospitals) and surveys by applying mathematical modelling, Bayesian inference, logistic regressions, covariance analysis and social network analysis. Finally, user may fill or import data from Information System to obtain risk assessment and test different settings to learn overall risk. The most promising risk calculator is developed for Healthcare-associated infections in modes for patient hospital sanitary inspection. The most extended version for hospital epidemiologists may include many layers of hospital interactions by agent-based modeling. Simplified version of calculator is dedicated to patients that require personalized hospitalization history of pregnancy described by questions represented by quantitative and qualitative variables. Patients receive risk assessment from interactive web application with additional description about modifiable risk factors. We also provide solution for sexually transmitted infections like HIV. The results of calculations with meaningful description and percentage chances are presented in real-time to interested users. Finally, user fills the form to obtain risk assessment for given settings.

研究の動機と目的

• ポーランドにおける女性の性的・生殖健康分野におけるインターネットベースの感染症リスク評価ツールの不足を解消すること。
• 既存の病院データおよびサーベイデータを活用して、医療従事者および患者が利用可能な、データ駆動型のリスク計算機を開発すること。
• ベイズ推論やロジスティック回帰を含む高度な統計手法を、感染症リスクの臨床意思決定支援に統合すること。
• 変更可能な要因のフィードバック機能を備えたインタラクティブなウェブアプリケーションを通じて、リアルタイムでパーソナライズされたリスク評価を可能にすること。
• 本ツールの有用性を、患者レベルのリスク評価から病院感染対策の疫学的モデリングへと拡張すること。

提案手法

• 病院情報システム（HIS）および患者サーベイのデータを、リスクモデリングの入力として使用する。
• 観察された変数に基づいて感染リスク確率を更新するため、ベイズ推論を採用する。
• 数量的および質的変数を用いて感染症の結果確率を推定するため、ロジスティック回帰を適用する。
• リスク要因と感染症の結果との関係を評価するため、共分散分析を組み込む。
• 病院環境における感染伝播ダイナミクスをモデル化するため、社会的ネットワーク分析を用いる。
• 高度なバージョンでは、エージェントベースモデリングを用いて、病院内での多層的相互作用と感染拡散をシミュレートする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 インターネットベースのツールは、臨床現場における出産中の医療関連感染症のリスク評価をどのように改善できるか？
• RQ2 患者が報告するデータとHISデータをどのように統合することで、生殖健康分野における感染症リスクを予測できるか？
• RQ3 変更可能なリスク要因は、妊娠中の患者のパーソナライズされた感染リスクプロファイルにどのように影響を与えるか？
• RQ4 ウェブアプリケーションを通じたリアルタイムのリスクフィードバックは、患者および医療提供者の意思決定をどの程度効果的に向上させるか？
• RQ5 エージェントベースモデリングは、病院環境における感染リスク予測の正確性を向上させることができるか？

主な発見

• 開発されたリスク計算機は、HISデータと患者が報告する情報の両方を用いて、リアルタイムでパーソナライズされた感染リスク評価を提供する。
• 最も有望な応用分野は、出産中の医療関連感染症であり、病院の衛生点検を専用モードで対応可能である。
• 簡略化された患者向けバージョンでは、数量的および質的変数を含むアンケートを用いてリスク評価が可能である。
• 病院の疫学者向けの高度なバージョンでは、エージェントベースシミュレーションを用いて病院内相互作用の多層的モデリングが可能である。
• ユーザーは動的リスクスコア（確率パーセンテージ）と、変更可能なリスク要因に関する実行可能なフィードバックを受信する。
• 本システムはオープンソースであり、非伝染性疾患の文脈における既存のeヘルスフレームワークへの統合を想定して設計されている。